CH619303A5

CH619303A5 -

Info

Publication number: CH619303A5
Application number: CH1586774A
Authority: CH
Inventors: Wayne M Moreau; Chiu H Ting
Original assignee: Ibm
Priority date: 1973-12-19
Filing date: 1974-11-29
Publication date: 1980-09-15
Also published as: NL7416464A; DE2451902C3; SE410997B; DE2451902A1; IT1025918B; US3934057A; FR2254881A1; CA1035624A; DE2451902B2; JPS5093570A; JPS5319899B2; ES433048A1; SE7415451L; GB1473194A; FR2254881B1

Description

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PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zur Herstellung einer Maske aus Photolack, dadurch gekennzeichnet, dass auf ein Substrat eine erste Photolackschicht aus einem durch Strahlung abbaubaren organischen Polymer aufgebracht wird, dass auf diese erste Schicht eine oder mehr als eine weitere Photolackschicht aus je einem solchen durch Strahlung abbaubaren organischen Polymer aufgebracht wird, das sich im Entwickler langsamer auflöst als das Polymer der darunterliegenden Schicht, dass Teile dieser Schichten mit energiereicher Strahlung bestrahlt werden und dass zur Entfernung der bestrahlten Teile dieser Schichten und zur Freilegung des Substrats die Schichten mit einem Lösungsmittel entwickelt werden, das bevorzugt die bestrahlten Anteile auflöst.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Photolackschichten auf das Substrat aufgebracht werden und dass für die erste und für die zweite Schicht ein Polymer eines Niedrigalkylesters der Methacrylsäure verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Photolackschichten auf das Substrat aufgebracht werden und dass für die zweite Schicht ein Polymer verwendet wird, das ein höheres Molekulargewicht hat als das Polymer der ersten Schicht.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass für jede Schicht ein Polymethylmethacrylat verwendet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass für die erste Schicht ein Polymethylmethacrylat verwendet wird, das ein geringeres Molekulargewicht hat als das Polymethylmethacrylat der zweiten Schicht.

6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass für die erste Schicht ein Polymethylmethacrylat, das zum Hauptteil isotaktisch ist, und für die zweite Schicht ein zum Hauptteil syndiotaktisches Polymethylmethacrylat verwendet wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestrahlung ein Elektronenstrahl mit einer Energie von 3 bis 50 kV angewandt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicken der Photolackschichten derart gewählt werden, dass Teile einer nach der Entwicklung aufgebrachten Materialschicht, welche unmittelbar auf dem Substrat aufliegen, nicht mit Teilen der Materialschicht verbunden sind, welche die Pho-tolackschichten bedecken.

9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Schicht mit einer Dicke von 1000 Â bis

100 000 Â und eine zweite Schicht mit einer Dicke von 200 Â bis 20 000 Â aufgebracht werden.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass dür die erste Schicht ein Polymer mit einem Zahlendurch-schnitts-Molekulargewicht von 5000 bis 1000 000 und für die zweite Schicht ein Polymer mit einem Zahlendurchschnitts-Molekulargewicht von 20 000 bis 10 000 000 verwendet wird.

Die Bildung von positiven Photolackmasken aus Schichten von durch Strahlung abbaubaren Polymeren ist beispielsweise in der US-Patentschrift 3 535 173 beschrieben. Bei dieser Arbeitsweise wird eine Schicht aus einem durch Strahlung abbaubaren Polymer auf eine Unterlage aufgeschichtet und entsprechend einem Muster mit energiereicher Strahlung, wie beispielsweise Röntgenstrahlen, Kernstrahlung oder Elektronenstrahlung, belichtet. Die bestrahlten Bereiche des Polymers erleiden eine Abnahme im Molekulargewicht und werden dadurch löslicher. Dann wird ein Entwickler benutzt, um bevorzugt die bestrahlten Teile der Schicht zu entfernen. Die Unterlage kann dann einem additiven oder subtraktiven Prozess unterworfen werden, wie einer Metallisierung oder einer

Ätzung, wobei die verbleibenden Teile der Photolackschicht die Unterlage bei der Verarbeitung schützen.

Es ist zwar möglich, Entwickler zu verwenden, welche nur die belichteten Teile der Lackschicht angreifen und die nicht-s belichteten Teile fast intakt lassen. Jedoch wurde gefunden, dass eine viel höhere Empfindlichkeit erhalten werden kann, wenn ein Lösungsmittel angewandt wird, das sowohl die belichteten als auch die nichtbelichteten Teile der Photolackschicht, jedoch bevorzugt die belichteten Teile angreift. Die Lackschichten i» werden in ausreichender Dicke aufgebracht, so dass die nichtbelichteten Teile eine hinreichende Dicke für die weitere Verarbeitung aufweisen.

Die Empfindlichkeit der Photolackschicht kann durch das Verhältnis S/SQ definiert werden, worin S die Lösungsgeschwin-15 digkeit der belichteten Schicht für eine gegebene Belichtungsdosierung und S0 die Lösungsgeschwindigkeit in Angstrom pro Minute (Â/min) für die nichtbelichtete Schicht bedeuten. Im allgemeinen ist ein Verhältnis S/SQ von mindestens 2,0 für die meisten Arbeitsweisen erforderlich, damit eine hinreichende 2(1 Dicke der nichtbelichteten Lackschicht nach der Entwicklung verbleibt. Ein Verfahren, um das Verhältnis zu vergrössern, besteht in der Erhöhung der Dosierung. Dies hat jedoch den Nachteil, den Belichtungsvorgang selbst zu verlangsamen, insbesondere wenn er durch Bestrahlung im Rasterverfahren 25 durchgeführt wird. Zum Beispiel ist bei der Bildung von integrierten Schaltungen oder Belichtungsmasken eine der verwendeten Arbeitsweisen ein Abziehverfahren, wobei zunächst eine ein Muster darstellende Photolackschicht auf einem Substrat gebildet wird. Eine Schicht eines Materials, wie eines Metalls, 30 für die Leitungen einer integrierten Schaltung oder ein opakes Abdeck-(Maskierungs-)Material für die Maskenfertigung wird dann über die Lackschicht und die belichteten Teile der Unterlage geschichtet. Die Lackschicht wird dann abgezogen und nimmt das daraufliegende Material mit, so dass nur das Muster 15 des Materials in direktem Kontakt mit der Unterlage zurückbleibt.

Eine solche Arbeitsweise ist beispielsweise von Hatzakis, Electron Resists for Micro Circuit and Mask Production, Journal of the Electro Chemical Society, Band 116, Nr. 7, 40 S. 1033—1037, Juli 1969, und von Hatzakis und Broers in Record of the Eleventh Symposium on Electron, Ion and Laser Beam Technology, S. 337-344 (San Francisco Press, Inc.), beschrieben. Die beschriebene Arbeitsweise nutzt die natürliche Unterätzung der Lackschicht während der energiereichen 45 Belichtung derart aus, dass das entwickelte Muster auf dem Grund breiter ist als auf der Oberseite. Dieses Profil unterstützt die Ausbildung einer Diskontinuität zwischen den Teilen von Material, die sich auf der Substratoberfläche befinden, und den Teilen, welche die Lackschicht abdecken. Diese Diskontinuität 50 wird benötigt, um es der Striplösung für die Lackschicht zu erlauben, die nicht-belichtete Schicht anzugreifen und sie zusammen mit dem daraufliegenden Material zu entfernen. Die Dicke der Lackschicht, die beispielsweise für einen Metallab-ziehprozess benötigt wird, muss im Verhältnis von mindestens 55 etwa 1,5/1 zur Metalldicke liegen, um eine Brückenbildung des Metalls zwischen dem Teil auf der Unterlage bzw. dem Substrat und dem Teil, der die Lackschicht abdeckt, zu vermeiden.

Daher muss der Verlust an belichteter Lackschicht während der Entwicklung begrenzt werden. Mit anderen Worten muss das fi" Löslichkeitsverhältnis S/SQ auf ein Maximum gebracht werden. Dies kann erfolgen, indem die Belichtungszeiten erhöht werden, um eine grössere Molekulargewichtsdifferenz zwischen den belichteten und nichtbelichteten Teilen der Lackschicht hervorzurufen. Dies hat jedoch den Nachteil, den Belichtungsvorgang 65 zu verlangsamen.

Ein weiterer Faktor, der bei der Anwendung von energiereicher Strahlung auf Photolackschichten eine Rolle spielt, ist die

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Tatsache, dass gewisse Vorteile darin liegen, Strahlen von zunehmender Energie, beispielsweise von 10 bis 50 kV, anzuwenden. Man kann dadurch die Belichtungszeiten für eine Lackschicht vermindern, da höhere Werte A/cm2 von der Elektronenkanone erzeugt werden können, und die energiereicheren ? Strahlen bewirken auch ein stärkeres Rückstreuen des Elektronensignals zur besseren Registrierung. Es wurde jedoch gefunden, dass für jede gegebene Dicke der Lackschicht die Strahlen höherer Energie weniger Elektronenrückstreuung und Unterätzung der Lackschicht ergeben, so dass übermässige Belichtungs- io Zeiten erforderlich wären, um allein durch die Belichtung die gewünschte Unterätzung zu erzielen.

Es wurde nun eine Schichtstruktur für Photolackmasken gefunden, die erhöhte Empfindlichkeit aufweist und geeignete Profile für Abziehverfahren liefert. Das Verfahren zur Herstel- '5 lung solcher Masken ist im Patentanspruch 1 und weiteren Ansprüchen definiert.

Die Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden, eingehenderen Beschreibung bevorzugter Ausführungsheispiele unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung 2" ersichtlich.

In der Zeichnung bedeuten:

Fig. 1 eine Kurve, bei welcher die Auflösungsgeschwindigkeit von Polymethylmethacrylat gegen sein Molekulargewicht aufgetragen ist; is

Fig. 2 zeigt Kurven, bei welchen die Lackschichtdicke gegen die Entwicklungszeit aufgetragen ist und die somit die Auflösungsgeschwindigkeit für Polymethylmethacrylat bei verschiedenen Dosierungen der Bestrahlung darstellen.

Fig. 3 ist eine Empfindlichkeitskurve für Polymethylmeth- 10 acrylat,

Fig. 4A bis D sind Querschnittsansichten, bei welchen Teile abgebrochen sind, zur Darstellung des Standes der Technik, und

Fig. 5A bis E sind Querschnittsansichten, bei welchen ebenfalls Teile abgebrochen sind, die eine Auführungsform des 15 erfindungsgemässen Mehrschichtenverfahrens zeigen.

Die Lackschichten, welche bei der Durchführung der Erfindung brauchbar sind, sind diejenigen, welche unter energiereicher Strahlung bei Dosierungen über etwa 1X10^ Coulomb/ cm2 abgebaut werden und wie sie herkömmlicherweise in positi-40 ven Photolacksystemen mit Belichtung durch energiereiche Strahlung verwendet werden. Für solche Lackschichten kommen beispielsweise Polymere vom Vinyltyp, z.B. Polymere von Niederalkylestern der Methacrylsäure wie n-Butylmethacrylat und tert.-Butylmethacrylat, in Frage sowie diazosensitivierte 45 Novolak-Harze, wie sie in der US-Patentschrift 3 201 239 beschrieben sind.

Die verschiedenen Schichten des Lackschichtaufbaues können aus dem gleichen Polymer oder aus unterschiedlichen Poly- so meren bestehen, solange sich die Unterschichten in der Entwicklerlösung schneller auflösen als die darüberliegende Schicht. Je nach dem gewünschten Profil des Lackschichtreliefs können zwei oder mehr sich langsamer auflösende Schichten über Schichten, die sich schneller auflösen, benutzt werden. 55

Die Unterschiede der Auflösungsgeschwindigkeit der Schichten können durch bekannte chemische und strukturelle Unterschiede oder eine Kombination von bekannten chemischen und strukturellen Unterschieden in der Zusammensetzung der Lackschicht bestimmt werden. Eine bequeme Weise, 00 die erforderlichen Unterschiede in der Auflösungsgeschwindigkeit zu erzielen, besteht in der Variierung des Molekulargewichtes des Polymers in jeder Schicht, da sich Materialien von geringerem Durchschnittsmolekulargewicht einer Polymerfami-lie schneller auflösen. Eine andere Art, die erforderlichen w

Unterschiede in der Auflösungsgeschwindigkeit zu erzielen,

liegt in Isomerie begründet, so in Taktizität der Polymere, wobei Polymere vom gleichen Molekulargewicht unterschiedliche räumliche Anordnung von Monomereinheiten und unterschiedliche Lösungsgeschwindigkeiten aufweisen. Copolymere mit unterschiedlichen Verhältnissen von Monomeren können ebenfalls angewandt werden, ebenso wie Schichten von Polymeren, die funktionelle Gruppen von wechselnder Polarität aufweisen.

Wenn man Molekulargewichtsdifferenzen zu Hilfe nimmt, sind die Molekulargewichtsbereiche, die sich im allgemeinen als brauchbar erwiesen haben, für die Unterschicht ein Mn von 5000 bis 100 000 (wobei Mn das Zahlendurchschnittsmolekulargewicht ist) und für die daraufliegende Schicht ein Mn von 20 000 bis 10 000 000. Da jedes Polymermaterial ein Gemisch von Polymerketten unterschiedlicher Länge ist, können die Löslichkeitsdifferenzen verbessert werden, wenn Schichten von Polymeren angewandt werden, die jeweils einen verhältnismässig engen Molekulargewichtsbereich und somit einen niedrigen Wert des Verhältnisses Mw/Mn aufweisen, wobei Mw das Massendurchschnittsmolekulargewicht ist. Im allgemeinen liegt dieses Verhältnis im Bereich von 1,5 bis 4,0, wobei etwa 1,5 bevorzugt wird. Verhältnisse von weniger als 2,0 bei hohen Molekulargewichten (über etwa einem Mn von 300 000) können zu Rissen in der Schicht führen und sollten daher vermieden werden.

Die Wahl der Molekulargewichtsdifferenzen zwischen benachbarten Schichten hängt von der besonderen verwendeten Lackschichtanordnung, dem erforderlichen Endprofil und der erforderlichen Enddicke ab. Dies kann vom Fachmann aufgrund der obigen Ausführungen und der weiteren Angaben in den Beispielen bestimmt werden. Ein Beispiel der Auflösungsgeschwindigkeit bezogen auf das Molekulargewicht für Polymethylmethacrylat ist grafisch in Fig. 1 gezeigt.

Es ist ersichtlich, dass grosse Unterschiede in der Auflö-sungsgeschwindigkeit bei Molekulargewichten erzielt werden, die von etwa 5000 bis 500 000 reichen, und dann die Kurve flacher wird.

Die Wirkung der Taktizität auf die Aulösungsgeschwindig-keit von drei unterschiedlichen Proben, A, B und C, von Polymethylmethacrylat in Methylisobutylketon bei 21° C ist in Tabelle 1 wiedergegeben.

Tabelle I

Taktizität in %

Molekular

So

gewicht X103

Â/min isotak hetero syndio-

Mw

Mn tisch taktisch taktisch

A 7,7

41,7

52,6

80

40

600

B 90,5

8,5

1,0

62

31

2600

C 3,8

26,1

70,2

51

29

1000

Aus Tabelle I ist ersichtlich, dass eine verbesserte Empfindlichkeit erzielt werden kann, indem Schichten von ähnlichem Molekulargewicht, jedoch unterschiedlicher Taktizität aufein-andergeschichtet werden, weil Unterschiede in derAuflösungs-geschwindigkeit aufgrund der Taktizität vorliegen.

Die Schichtdicken der Lackschichtanordnung, die verwendet werden, liegen im allgemeinen in dem Bereich, der herkömmlich für die Ätz- und Abzieharbeit bei Photolackschichten angewandt wird. Die Lackschichten sollten dick genug sein, damit bei der Enddicke der Lackschicht übermässig viele Nadellöcher vermieden werden, oder ausreichen, um die erforderliche Dicke für ein Abziehverfahren zu ergeben. Im allgemeinen liegt die Dicke der Unterschicht im Bereich von etwa 1000 Â bis 100 000 Â. Die Dicke der Oberschicht sollte gross genug sein, bezogen auf ihre Auflösungsgeschwindigkeit im Entwickler, damit eine gewisse Dicke der Oberschicht wenigstens solange beibehalten bleibt, bis die Unterschichten bis zur Unterlage durchentwickelt sind. Im allgemeinen liegen die Dicken der Oberschicht im Bereich von etwa 200 Â bis 20 000 Â.

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Das Aufbringen der Photolackschichten kann auf herkömmliche Weise erfolgen, beispielsweise durch Schleudern oderTauchbeschichtung aus Lösungen in Lösungsmittel. Die Unterschichten werden vorzugsweise bei einer Temperatur über der Glasübergangstemperatur, jedoch unterhalb des Zersetzungspunktes vorgebrannt, um eine Auflösung des Filmes zu vermeiden, wenn die Oberschichten durch Schleudern aufgebracht werden.

Die Belichtung erfolgt durch energiereiche Strahlung, wie Röntgenstrahlung, Kernstrahlung, durch einen Elektronenstrahl und dergleichen. Eine bevorzugte Methode ist die Anwendung eines Elektronenstrahls von etwa 3 bis 50 kV bei Belichtungszeiten, welche Dosierungen von etwa 3 bis 30 Mikrocoulomb/cm2 liefern, je nach der Empfindlichkeit der verwendeten Lackschichtstruktur.

Die Entwicklung erfolgt durch einen Entwickler, der bevorzugt die belichteten Teile der Schicht auflöst, z.B. durch ein organisches Lösungsmittel oder Gemisch im Falle von Acrylat-polymeren und durch einen alkalischen Entwickler im Falle von Lackschichten auf der Basis von diazosensibilisierten Phenol-Formaldehyd-Novolak-Harzen.

Nach der Entwicklung können die Lackschichten bei Temperaturen nachgebrannt werden, welche die Adhäsion verbessern und den Film ohne Schmelzen oder Verzerren des Bildes trocknen, z.B. bei Temperaturen von etwa 100 bis 150° C.

Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung. Sie zeigen die Empfindlichkeitszunahme, die durch das Verfahren erzielbar ist, im Vergleich zu dem bekannten Einschichtenverfahren. Neben der erzielbaren Verbesserung der Empfindlichkeit produziert die Erfindung ein geeignetes Lackschichtprofil für das Metallabziehverfahren.

Beispiel 1

Dieses Beispiel zeigt die Empfindlichkeit und das Profil einer Einschichtenstruktur. Eine 25 000 Â dicke Schicht von Polymethylmethacrylat (Mw = 82 400; Mn = 41 560) wurde aus einer 18 Gew.%igen Lösung des Polymers in Chlorbenzol auf mehrere Siliziumplättchen durch Schleudern aufgebracht, um, wie in Fig. 4A gezeigt, einen Lackfilm 10 auf eine Unterlage 11 aufzutragen. Der Photolackfilm wurde bei einer Temperatur von etwa 160° C in Luft während etwa einer Stunde vorgebrannt. Jede Probe wurde mit Strahlendosen belichtet, die von 1 X10"6 Coulomb/cm2 bis 300 X10^ Coulomb/cm2 reichten. Dabei wurde ein Elektronenstrahl von 1 Mikron Durchmesser bei einer Energie von 25 kV verwendet, um einen Teil 12 jedes Filmes, wie in Fig. 4B gezeigt, zu belichten. Die Proben wurden über Zeitspannen entwickelt, die von einer Minute bis 60 Minuten reichten, und zwar in Methylisobutylketon (MIBK) bei 21° C. Bei jeder Stufe der Entwicklung wurde die Dicke des verbleibenden Lackfilmes gemessen. Die Auflösungsgeschwindigkeiten für verschiedene Dosierungen sind anhand der Kurven von Fig. 2, zusammen mit der Entwicklungskurve für eine nichtbelichtete Probe als Kontrolle, gezeigt. Wie die Kurven zeigen, löst sich der belichtete Film mit einer Geschwindigkeit S von 1400 Â/min bei Dosierungen von 50 X 10"fi Coulomb/cm2 auf, während sich der nichtbelichtete Film mit einer Geschwindigkeit S0 von 600 Â/min auflöst. Die Nettofilmdicke der entwickelten Lackschicht beträgt 25 000 Â minus 6600 Â oder 18 400 Â bei einer Entwicklungszeit von 11 Minuten.

Die Empfindlichkeit der Ätzschicht wird definiert als Verhältnis S über S0 für verschiedene Dosierungen. Eine minimale Empfindlichkeit für die Kontrolle in der Praxis beträgt 2,0. In Fig. 3 ist eine Empfindlichkeitskurve für verschiedene zunehmende Dosen von 10 bis 100 X10-6 Coulomb/cm 2 gezeigt. Die Dosierung, um die erforderliche Empfindlichkeit von 2,0 zu erreichen, würde dann 20 X10-6 Coulomb/cm2 betragen. Ein entwickelter Schichtaufbau wurde im Querschnitt untersucht, wobei ein Raster-Elektronenmikroskop verwendet und eine

Fotografie von 6000facher Vergrösserung erhalten wurde. Es wurde ein Flankenprofil der Lackschicht von etwa 45° im Film festgestellt, wie es in der Fig. AC gezeigt ist. Auf der Lackschicht 10 und dem belichteten Bereich der Unterlage 11 wurde 5 durch Vakuumverdampfung eine 10 000 Â dicke Schicht 13 aus Aluminium abgeschieden, wie dies in Fig. 4D gezeigt ist. Der mit Aluminium beschichtete Film wurde in warmes Aceton bei 50° C eingetaucht, um zu versuchen, die Lackschicht 10 aufzulösen und den Teil der Aluminiumschicht abzuziehen, der nicht m direkt auf der Oberfläche der Unterlage 11 gebildet war. Dieses Abziehen konnte nicht bewerkstelligt werden. Dies war offensichtlich darauf zurückzuführen, dass das Aluminium die geneigte Ranke der Lackschichtkante 14 überdeckte, so dass das Aceton die Photolackschicht 10 nicht angreifen und entfer-15 nen konnte.

Beispiel 2

Zum Vergleich der durch die Anwendung des erfindungsge-mässen Verfahrens erhältlichen Ergebnisse mit den Ergebnissen in des in Beispiel 1 gezeigten Verfahrens wurde eine Doppelschicht von Polymethylmethacrylat, wie nachfolgend beschrieben, aufgebaut. Wie in den Fig. 5A bis E gezeigt, wurde auf Unterlagen 21 eine 14 000 Â dicke Schicht 23 von Polymethylmethacrylat des gleichen Molekulargewichtsbereiches aufge-25 bracht, wie in Beispiel 1 verwendet, und zwar ebenfalls aus einer 18%igen Lösung in Chlorbenzol. Die Schicht 23 wurde bei etwa 160° C während etwa einer Stunde vorgebrannt. Auf die Schicht 23 wurde eine zweite Schicht 24 aufgebracht, die aus einem 7000 Â dicken Film von Polymethylmethacrylat eines höheren io Molekulargewichtes bestand (Mw = 750 450; Mn = 246 190), und zwar aus einer 8 Gew.-%igen Lösung des Polymers in Chlorbenzol. Der Doppelschichtfilm wurde eine Stunde bei 160° C vorgebrannt und dann einer Rasterabtastung mit E-Strahl von 1 Mikron und 25 kV bei einer Dosierung von 35 7,5 X10"6 Coulomb/cm2 ausgesetzt. Dies ergab einen belichteten Teil 25 in den Schichten 23 und 24, wie in Fig. 5B gezeigt ist. Die Auflösungsgeschwindigkeit (SQ) des nichtbelichteten Oberschichtpolymers wurde mit 75 Â/min bestimmt. Die Doppelschichtfilme wurden etwa 50 Minuten in Methylisobutylketon-4d Entwickler bei einer Temperatur von etwa 21° C entwickelt. Die nichtbelichteten Teile der Schicht 24 verloren etwa 3750 Â während der Entwicklung. Die verbleibende Dicke des Doppelfilmes wurde dann zu 17 250 Â bestimmt.

45 Es wurde das unterätzte entwickelte Lackschichtprofil erhalten, wie es in Fig. 5C anhand eines Querschnittes gezeigt ist, dies dank einer Fotografie der entwickelten Lackschichten 7000fach vergrössert mittels Elektronenmikroskops. Der entwickelte Lackfilm wurde durch Dampfabscheidung mit einer so 10 000 Â dicken Schicht 27 aus Aluminium metallisiert. Die Lackschichten und das darüberliegende Aluminium wurden, wie in Fig. 5D und 5E gezeigt, abgelöst, indem man in warmes Aceton bei 50° C eintauchte. Das Verhältnis der Lackschichtdicke zur Metalldicke betrug 1,7:1, und für die Bildauflösung 55 der Aluminiumstreifen wurde ein Verhältnis Breite zu Höhe von etwa 1,3:1,0 gefunden (d.h. 13 000 Â Bildbreite und 10 000 Â Höhe). Der minimale Abstand, der zwischen Aluminiumstreifen erzielbar ist, beträgt etwa die Hälfte der reinen Lackschichtdicke oder etwa 8500 Â. Es wurde gefunden, dass m die Minimaldosierung, die zur Erzielung des Abziehens bei einem Zweischichtenverfahren und einer 10 000 Â dicken Aluminiumschicht notwendig ist, nur ein Sechstel der Dosierung beträgt, wie sie für einen einschichtigen Film erforderlich ist.

65 Beispiel 3

A — Einzelne Poly-tert.-Butylmethacrylat-Schicht

Ein 20 000 Â dicker Film von Poly-tert.-Butylmethacrylat (Mw = 104 000; Mn = 52 500) wurde aus einer 15 Gew.-

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%igen Lösung des Polymers in Chlorbenzol auf eine Siliziumunterlage aufgebracht. Der Film wurde bei einer Temperatur von etwa 160° C während etwa einer Stunde vorgebrannt. Dann wurde der Film unter Anwendung eines 1-Mikron-Strahls von Elektronen bei 25 kV und Dosierungen von 1 X IO-6 bis 300 X10"6 Coulomb/cm2 belichtet. Bei einer Dosis von 25 X10"6 Coulomb/cm2 wurde ein Empfindlichkeitsverhältnis S/S0 von 4:1 für die Entwicklung in Methylisobutylketon bei 21° C festgestellt. Die Entwicklungsgeschwindigkeit S betrug 1500 Â/min für den belichteten Bereich. Nach der Entwicklung betrug die verbleibende Lackfilmdicke 15 000 Â. Die Maximaldicke von Aluminium, die abgezogen werden konnte, betrug 4500 Â unter Verwendung von Aceton bei einer Temperatur von etwa 40° C.

B - Doppellackfilm aus Polymethylmethacrylat über Poly-tert.-Butylmethacrylat

Ein 15 000 Â dicker Film von Poly-tert.-Butylmethacrylat wurde auf ein Siliziumplättchen aus einer 15 Gew.-%igen Lösung des Polymers in Chlorbenzol durch Schleudern aufgebracht und bei einer Temperatur von etwa 160° C etwa eine Stunde vorgebrannt. Eine zweite Schicht Lackmaterial Polymethylmethacrylat (Mw = 750 450; Mn = 246 190) mit einer Dicke von etwa 3000 Â wurde aus einer 5 Gew.-%igen Lösung in Chlorbenzol aufgebracht, und die Doppelschicht wurde bei einer Temperatur von etwa 160° C etwa eine Stunde getrocknet. Die Lackschichten wurden unter Verwendung eines 1-Mikron-Elektronenstrahls bei einer Energie von 25 kV bei Dosierungen von 1X10"6 bis 300 X10"6 Coulomb/cm2 belichtet. Es wurde festgestellt, dass eine Dosierung von 7,5 X 10"6 Coulomb/cm2 bei 20minütiger Entwicklung in Methylisobutylketon bei 21° C eine verbleibende Filmdicke von 16 500 Â ergab. Der Film wurde durch Niederschlag einer 10 000 Â dicken Schicht von

Aluminium metallisiert. Der Teil der Aluminiumschicht, welcher die verbleibende Lackschicht bedeckte, konnte mit Erfolg zusammen mit dieser abgezogen werden, indem in warmes Aceton bei einer Temperatur von etwa 40° C eingetaucht 5 wurde. Die Empfindlichkeit der Lackschicht war so, wie durch die Verminderung der erforderlichen Dosierung von 25 X10"6 Coulomb/cm2 auf etwa 8 X10-6 Coulomb/cm2 gezeigt ist, verbessert. Das Verhältnis der Lackschichtdicke zur Metallschichtdicke, das zur Erzielung des erfolgreichen Abhebens erforder-K, lieh war, war von etwa 3 auf etwa 1,6 vermindert.

Wie oben gezeigt, gibt das erfindungsgemässe Verfahren ein gewünschtes Profil, das hinterschnitten bzw. unterätzt ist, und erzielt eine Diskontinuität zwischen den Teilen weiterer aufgebrachter Schichten, welche an der Lackschicht haften, und jenen i s Teilen, die direkt an die Unterlage gebunden sind. Dies wird durch die raschere Auflösung der untenliegenden Lackschicht im Entwickler erreicht. Das Verfahren braucht keine Streuung von Elektronen, um ein hinterschnittenes Profil zu erzielen, das bei vernünftigen Dosierungen nicht erhältlich ist, wenn man il: Elektronenstrahlen höherer Energie und von grösserem Eindringvermögen anwendet.

Wie dank der Erfindung gezeigt ist, wird die Empfindlichkeit der Lackschicht aufgrund der Tatsache verbessert, dass die für die zusammengesetzte Mehrschichtenstruktur benötigte 25 Entwicklungszeit etwa gleich der Zeit ist, um die obere Schicht zu entwickeln. Aufgrund des Schutzes der oberen Schicht erfolgt kein Dünnerwerden der darunterliegenden Lackschichten während der Entwicklung. Demgemäss ist das Empfindlichkeitsverhältnis S/S0 etwa gleich dem Verhältnis der Auflösungs-30 geschwindigkeit S der belichteten Unterschicht mit niedrigerem Molekulargewicht zur Auflösungsgeschwindigkeit SQ der nichtbelichteten Oberschicht.

C

I Blatt Zeichnungen